Eine Installation am Standort der ABB-Tochter Busch-Jaeger in Lüdenscheid zeigt, wie auf diese Weise die Energiewende und Nachhaltigkeit vorangetrieben werden können. Die installierte Technik umfasst eine Solaranlage mit einer Leistung von 1.100 MWh/Jahr sowie ein skalierbares ABB OPTIMAX®-Energiemanagementsystem. An sonnigen Tagen kann der gesamte Strombedarf des Standorts gedeckt werden, wodurch der CO2-Ausstoß um 630 t pro Jahr reduziert wird.
Anforderungen und Industrie 4.0-Technologien
Aus beschriebenen Anwendungsbeispielen ergeben sich 2 zentrale Voraussetzungen für eine digitale Lösung bzw. ein lebenszyklusbasiertes Nachhaltigkeitskonzept:
- Die Asset-Lebenszyklusinformationen müssen während des Lebenszyklus im digitalen Zwilling gesammelt werden.
- Die IT-Infrastruktur muss in der Lage sein, die Daten des digitalen Zwillings zu speichern, bereitzustellen und zu vernetzen.
Damit die Infrastruktur in der Lage ist, digitale Zwillinge zu speichern, bereitzustellen und zu vernetzen, müssen verschiedene Anforderungen erfüllt sein:
- Abbildung von physischen Objekten in digitale Zwillinge, z.B. durch industrielle IoT- und cyber-physische Systeme (CPS)
- Interoperabilität aller beteiligten Instanzen, wie z. B. IT-, OT- und ET-Systeme verschiedener Unternehmen
- lebenslange Verfügbarkeit der Informationen durch Langzeitspeicherung
- Unveränderlichkeit und Konsistenz der Informationen.
Es gibt bereits Technologien, die teilweise die Anforderungen erfüllen, um digitale Zwillinge zu speichern, bereitzustellen und zu vernetzen. Eine eindeutige Identifizierung von Assets kann z. B. über einen weltweit eindeutigen QR-Code oder NFC-Tag realisiert werden (wie in der IEC 61406-1 beschrieben). Dadurch kann stets eine Verbindung zwischen dem physischen Objekt und seinem digitalen Zwilling hergestellt werden.
Die Verbindung zwischen physischen Objekten und digitalen Zwillingen kann durch industrielle Feldbusse, Ethernet-basierte industrielle IoT-Technologien oder interoperable Technologien wie OPC UA realisiert werden. Durch Integration von herstellerspezifischen Modellen in standardisierte AAS- oder OPC UA-Informationsmodelle kann die Interoperabilität erreicht werden. Außerdem ermöglichen digitale Konzepte wie die AAS die Einbindung von digitalen Zwillingen in Simulationen.
Durch Analysen und Optimierungen mit Hilfe von Machine Learning (ML) oder künstlicher Intelligenz (KI) können große Datenmengen aus digitalen Zwillingen und digitalen Infrastrukturen nutzbringend eingesetzt werden.
Digitale Zwillinge können auch helfen, Umweltgesetze und Nachhaltigkeitsvorschriften zu erfüllen, da eine fachgerechte Wiederaufbereitung von Produkten ohne Materialverluste oder Freisetzung von Gefahrstoffen nur mit Hilfe von digitalen Zwillingen möglich ist.
Dokumentationsanforderungen, die z. B. von RoHS- und WEEE-Richtlinien oder der REACH-Verordnung verlangt werden, können mit Hilfe von digitalen Zwillingstechnologien und -modellen erfüllt werden, die Veränderungen über den Lebenszyklus hinweg berücksichtigen und langfristigen Zugang garantieren.
Die aktuell in der EU verhandelte Regulierung „Ökodesign für nachhaltige Produkte“ sieht ebenfalls den Einsatz von digitalen Zwillingen für den Informationsfluss entlang der Wertschöpfungskette vor – Stichwort ist hier der „digitale Produktpass“.
